DE2847044A1

DE2847044A1 - Grenzlastregelung fuer hydrostatische antriebe

Info

Publication number: DE2847044A1
Application number: DE19782847044
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr Ing Hein; Peter Dr Ing Prusseit; Hans Dipl Ing Reinbrecht; Horst Ruhe; Wolfgang Tautenhahn; Hermann Dipl Ing Teichmann; Reiner Dipl Ing Zipfel
Original assignee: Industriewerke Karl Marx Stadt VEB
Current assignee: Industriewerke Karl Marx Stadt VEB
Priority date: 1977-11-28
Filing date: 1978-10-28
Publication date: 1979-06-07
Also published as: DD133698A1

Description

Titel der Erfindung "Grenzlastregelung für hydrostatische Antriebe" Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Grenzlastregelung für hydrost.
Antriebe mit mindestens einer volumenverstellbaren Arbeitspumpe, mindestens einem Druckmittelverbraucher und mindestens eine vom Antriebsmotor drehzahlabhängigen Steuerlöstrom.
Carakteristik der bekannten technischen Lösungen Bekannt sind Grenzlastregler für Hydraulikantriebe (DT-OS 2.251.904), die den Drehzahlabfall des Antriebsmotors bei Leistungsüberschreitung als elektrische Spannungsänderung anzeigen.
Diese elektrische Größe wirkt über einen elektronischen hieislauf auf einen hydrost. Kreislauf, welcher das Stellorgan der Arbeitspumpe betätigt.
Weiterhin ist eine Regeleinrichtung zum Begrenzen des Druckes und des Drehmomentes von mindestens zwei verstellbaren Arbeitspumpen bekannt (DT-OS 2,331.617), wobei jeder Puppe ein separater Druckregler zugeordnet ist. Jeder Druckregler besitzt einen Steuerkolben mit zwei wirksamen Druckflächen. Ein Belastungsmeßgerät für den Antriebsmotor in Form eines Drehzahlmeßgerätes gibt kurz vor Uberlastung einen Steuerimpuls an die Druckregler, wodurch die Fördermenge mindestens einer Pumpe verringert wird.
Außerdem ist eine Regelvorrichtung zur Leistungsbegrenzung (Summenleistung) zweier oder mehrerer verstellbarer Hydropumpen bekannt (DT-OS 1^.933.951).
Mit dieser Regelvorrichtung wird das Verdröngungsvolumen den Pumpe mit den hochstel Druck bevorzugt vorstellt.
Jede der Hydropumpe besitzt einen Stell eoner, der über Rückschlagventile und ein drehzahlabhängigen Steuerventil mit den Arbeitskreis verbunden ist.
Der an den Stellmotoren anliegende Steuerdruck wird durch Drosselventile begrenzt. Wird der Verbraucher (Hydromotor) durch Wegeventil von der Hydropumpe getrennt, schwenkt diese auf kleinen Förderstrom und arbeitet so gegen einen bestimmten Druck.
Gleiches tritt ein, wenn die Druckventile dar jeweiligen Hydropumpe anspruchen.
Bei dieser bekannten Regelvorrichtung wird nach Trennung des jeweiligen Verbrauchern durch das Wegeventil die Verlustleistung an der Hydropumpe noch zu groß, da ständig unter Druck stehendes Medium über das Drosselventil abfließen daß.
Darlagung des Wesens der Erfindung Aufgabe der es Erfindung ist die Schaffung einer Grenzlastregelung für hydrost. Antriebe mit einer oder mehreren volumenverstellbaren Arbeitspumpe, deren Verlustleistung minimiert werden soll, uri einer unnötigen Ölerwärmung zu begegnen.
Weiterhin soll ein weiches Zuschalten des Verbrauchers sowie ein möglichet druckspitzenfeies Aufahren dieses Verbrauchers gewährleistet sei.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Stellzylinder der verstellbaren Arbeitspumpe einen Stufenkolben nftt drei separaten Kolbenflächen aufweist, wobei eine Kolbe fläche über eiue erste Leitung an den Steuerölstrom vor den als Drosselventil ausgebildeten Strömungswiderstand und die zweite anfläche über eine Leitung und ein Druckminderventil an den Steuerölstrom nach dem Drosselventil angeschlossen ist.
Die dritte Kolbenfläche ist über eine weitere durch ein Druckler enzugsventil abgesicherte Leitung mit dem Arbeitsölstrom berbunden, wobei von dieser Leitung zu einem Drosselventil und eine weiteren Druckbegrenzungsventil Verbindung besteht.
1 6 dieser Erfindung wird das Prinzip-der Grenzlastregelung durch Vergleich der Ist-Drehzahl des Antriebsmotors in einem vorgege-Drehzahlbereich verwirklicht.
Jeder Drehzahl ist dabei ein bestimmtes Hubvolumen der Arbeitspumpe zugeordnet.
@@@@ Grenzlastregelung wird durch einen drehzahlabhängigen Druck t23.1 vor dem Drosselventil im Steuerkreis. erreicht, dessen Drosselauf den Stufenkolben und damit das Hubvolumen der Arbeitspumpe verstellt.
Es w; rd somit eine der Grenzlastregelung drucküberlagerte Einrichtung geshaffen, die mit dem Zuschalten des Verbrauchers oder danach dl-:; Arbeitspumpe aus der Nullstellung heraus stufenlos nach vorgewällter Geschwindigkeit und vorgewähltem Schwenkwinkel aussteuert.
Außerdem ird eine feinfühlige Verstellung des Wegeventiles für den Arbeitskreis durch den Fernstellhebel des Druckminderventiles erreich.
Bei dem als Fernstellventil wirkenden Druckminderventil wird durch Verstellung der Federspannung der Steuerdruck verändert und somit die e ertellung des Wegeventiles bewirkt.
hrungsbeispiel Nachfolgend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher beschrieben, wobei die Zeichnungen folgendes darstellen: Fig. 1 Funktionsschema der erfindungsgemäßen Grenzlastregelung mit einer stellbaren Arbeitspumpe, Fig. 2 Funktionsschema der erfindungsgemäßen Grenzlastregelung mit zwei verstellbaren Arbeitspumpen.
Fig. 3 eine teilweise Darstellung des Funktionsschemas nach Fig. 1 und 2 mit veränderter schaltungstechnischer Gestaltung im Bereich des Stellzylinders der Arbeitspumpe.
Ein Antriebsmotor 1 ist mit einer stellbaren Arbeitspumpe 2 sowie einer Steuerpumpe 3 gekoppelt und treibt diese syncllron mit proportionaler Drehzahl an.
Die Steuerpumpe 3 saugt das Öl aus einem Behälter 4 und fördert e durch eine Leitung 5, einen als Drosselventil 6 ausgebildeten Strömungswiderstand und eine Leitung 7 zu einem Knotenpunkt 8.
Im Knotenpunkt 8 teilt sich der Ölstrom Ein Ölstromanteil fließt durch eine Leitung9,ein Überströmventil 10 sowie Leitungen 11 d 12 zurück in den Behälter 4.
Der andere Ölstromanteil fließt mit dem Einstelldruck des überströmventiles 10 durch eine Leitung 13 zu Druckminderventilen 14, von wo es je nach Stellung der Druckminderventile 14 über Leitungen 15-, Rückschlagventile 16, Leitungen 17 und 18, übe einen als Drosselventil 19 ausgebildeten Strömungswiderstand und die Leitung 12 zurück zum Behälter 4 gelangt.
Die Druckminderventile 14 sind als Fernstellventile ausgebildet und weisen daher einen Hebel 20 auf, der je nach Stellung angeordnete Pedern 21 spannt oder entspannt.
De-r Spannungszustand der Feder 21 bestimmt den Steuerdruck in Xei-.
tungen 22, 17, 18 und 23.
Die Größe der Druckdifferenz der'Steuerdrücke zwischen den beiden Leitungen 22 legt die Auslenkung eines Wegeventiles 24 fest, das über .Leitungen 25 und 26 mit dem nicht dargestellten Verbraucher verbunden ist.
Die- Leitung 23 ist mit einem Stelltylinder 27 der Arbeitspumpe 2 verbunden.
Der von der Stellung des Hebels 20 abhängige Druck in der Leitung 23 wirkt auf eine Kolbenfläche 28 eines Stufenkolbens 29,-der uicli im Stellzylinder 27 gegen eine Feder 30 bewegt, und dadurch über eine Koppelstange 31 die Arbeitspumpe 2 abhängig von der Siellung des Hebels 20 der Druckminderventile 14 verstellt.
Dit Arbeltspumpe 2 ist über eine Leitung 32 mit dem Wegeventil 24 v@@@@@den, wodurch die Leitungen 25, 26 und 32 den Arbeitskreis bilden. Von der zum Arbeitskreis gehörenden Leitung 32 besteht eine Verbindung über eine Leitung 33 zu einem Druckbegrenzungsventil 34.
SprJ cht das Druckbegrenzungsventil 34 an, so strömt Öl in eine Leiweng 35, durch ein Drosselventil 36 weiter in Leitungen 37, 38 wird 12 in den Behälter 4.
Der sich, vor dem Drosselventil 36 aufbauende Druck wirkt auf eine kolbenfläche 39 des Stufenkolbens 29 und bewirkt über die Koppelstange 31 ein Zurückschwenken der Arbeitspumpe 2.
f)cr von kr Drehzahl des Antriebsmotors 1 abhängige Druck vor d c, 1 @osselventil 6 wird am Kunotenpunkt 40 angezapft/abgenommen und über die Leitungen 41, 42 zur Kolbenfläche 43 des Stufenkolbens 29 geführt.
Auf Clese Weise erfolgt eine drehzahlabhängige Volumenverstellung Arbeitspumpe 2 über die Koppelstange 31 im Bereich der Grenz-@astregelung, weil der drehzahlabhängige Druck vor dem Drossel-1 6 den Stufenkolben 29 gegen die Feder 30 verstellt.
Dü:i' Stufenkolben 29 bewegt sich gegen die Peder 30 und vergrößert @aml@ das Hubvolumen der Arbeit-spumpe 2, wenn die Summe der Druck kräfte auf die Kolbenflächen 28 und 43 des Stufenkolbens 29 größer t als die Druckkraft auf die Kolbenfläche 39 zuzüglich der Kraft der Feder 30.
Umgekehrt wird das IIubvolumen verringert. über die Leitung 23 die die Druckkraft der Kolbenfläche 28 abhängig von der Stellung des Nebels 20 zum Verbraucher so verändert werden, daß mit dieden Druckminderventil 14 die Arbeitspumpe 2 direkt verstellt werden kann. Die zum Arbeitskreis gehörende Leitung 32 ist mit dem Druckbegrenzungsventil 34 über die Leitung 33 so verbunden, daß die Leitung 35 einerseits Wi Drosselventil 36 und zu einem Druck ventil + das mit dem Behälter 4 verbunden ist, und andererrsits zur Kolbenfläche 39 des Stufenkolbens 29 führt.
Spricht daß Druckbenzungsventil 34 an, so erzaugt der Sia@-druck des über das Druckbegenzungsventil 34 durch das Drosse -Ventil 36 abströmenden ölstromes eine so große Druckkraft über, die Leitung 44 auf der Fläche 39 des Stufenkolbens 2 f d@ die Arbeitspumpe 2 ihr Hubvolumen verringert. Der Staudruck wird Lungenunabhängig durch das Druckbegrenzungsventil 56 begronzt Die Leitung 42 führt einen drehzahlproportionalen Druck auf die Kolbenfläche 43, so daß sich nach dem Prinzip der Grenzlastregelung ein von der Antriebsdrehzahl abhängiges Hubvolumen dr Arbeitspumpe 2 einstelle.
Die beschriebenen Wirkungen des der Fernstellung dienenden bels 20 über die Leitung 23 und des Druckbegrenzungsventiles 34 über die Leitung 44 überlagern die Grenzlastregelung.
Bei geneigten Funktionsschema lassen sich Steuerteil und Purllpentei unterscheiden, wo bei die gerät emäßige Trennung 1 ant Fig. ; in der Ebene der Verbindungstellen 45, 46, 47, 48 liegt.
Lull Steuerteil gehören dabei alle auf der Seite der Steuerpumpe 3 liegenden Geräte einschließlich der Verbindungsleitungen, wänve @ zum Pumpenteil die auf der Seite der Arbeitspumpe angeordneten Geräte/Bauteile mit ihren Verbindungsleitungen zu rechnen sind.
Wie das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 zeigt, besitzt das Fumpenteil Anschlußstellen 49, 50, 51, 52, 53, an welche jeweils @@@ weiteres Pumpenteil angeschlossen werden kann.
S.it lassen sich beliebig viele Pumpenteile mit einem Steuerteil ombinieren.
Kennzeichnend für die Schaltung im Bespiel nach Fig. 2 ist daß Wirken des drehzahlabhängigen Überdruckes vor dem Drosselventil 6 durch die Leitung 41 und die Leitungen 42 auf beide Kolbe ellen it3 der Stufenkolben 29, wodurch über die Koppelstangen 31 Diode Arbeitspumpen 2 nach dem Prinzip der Summenleistungsrage lung immer gleichgroße Schwenkwinkel einnehmen.
Erst die Überlagerung der Grenzlastregelung durch das Verstellen einer oder beider Hebel 20 bewirkt durch die Druckänderung all der Kolbenfläche 28 des Stufenkolbens 29 eine zum betreffenden Verraucher zugeordnete Verstellung der jeweiligen Arbeitspumpe 2.-.;ilz;llich verringert das ansprechende - Druckbegrenzungsventil 34 daß Hobvolumen der zugehörigen Arbeitspumpe 2.
Iu einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird begeilübeil der Ausführung, nach Fig. 1 anstelle des Drosselventile; 3 sovrie des Druckbegrenzungsventiles 56 ein Steuerschieber 57 verwendet.
Dleser Steuerschieber enthält einen Zwelkanten-Stellkolben (58) uiirl i;'t an die vorhandenen Leitungen 35, 37, 44 angeschlossell.
Die Kolbenfläche 39 des Stellzylinders 27 ist in der gezeigten Lage des Stellkolbens 58 über die Leitungen 44, 37, 38 und 12 mit dem Behälter 4 verbunden.
Spricht das Druckbegrenzungsventil 34 an, dann strömt Öl über die Leitung 35, eine Drosselöffnung 59 im Stellkolben 58 und durch die Leitungen 37, 38 und 12 in den Behälter 4.
Dit Drosselöffnung 59 muß so bemessen sein, daß der von der Stellung des Ventilkolbens im Druckbegrenzungsventil 34 gewünschte Beginn des Einschwenkens der Arbeitspumpe 2 eintritt, indem der Stellkolben 58 eine Bewegung nach links gegen eine Feder 60 beginnt. Dadurch wird die Verbindung über die Leitung 37 zuri Behälter 4 durch die rechte Steuerkante des Stellkolbend 5ö verschlousen, und gleichzeitig eine Verbindung zwischen einer zusätzlichen Leitung 61 und der Leitung 44 durch die linke Steu.erkante des Stellkolbens 58 freigegeben.
huS diese Weise baut die Steuerpumpe 3 beiderseitig am Stufenkolben 29 den gleichen Druck auf, so daß die Feder 30 den Stufenkolöeri 29 nach rechts bewegen kann und damit über die Koppelst1ange 31 ein Einschwenken der Arbeitspumpe 2 erfolgt.
i)trrch Wahl des Querschnittes der Drosselöffnung 59 (Lage und Größe des Querschnittes) und der Querschnittskennlinie der linken und rechten Steuerkante des Stellkolbens 58 können sowohl die statische Stellkennlinie der Arbeitspumpe 2 als auch das dynarnisehe Verhalten dieses Vorganges beeinflußt werden.

Claims

Erfindungsansprüche 1. Grunzlastregelung für mindestens eine volumenverstellbare Arbeitspumpe, mit mindestens eine Druckmittelverbraucher und mindestens einem vom Antriebsmotor drehzahlabhängigen Steuerdistrom, der über einen zwischengeschalteten Ström @@@-der sind eine Druckdiffeenz erfährt und mit dem Stellen der der Arbeitspumpe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, und der Stellzylinder (27) einen Stufenkolben (29) mit drei separaten Kolbenflächen (28, 39, 43) aufweist, wobei eine erste Kolbenfläche (43) über eine Leitung (41,42) all den Steuerölstrom vor dem Drosselventil (6) und eine zweite Kolbenfläche (°O) über eine Leitung (23,18,17), ein Druckminderventil (14) sowie eine Leitung (13, 7) an den Steuerölstrom nach (1e;I Drosselventil (6) angeschlossen ist, während die dri6-te Kolbenfläche (39) über eine Leitung (44,35) und eir Druck begrenzungsventil (34) Verbindung zum Arbeitölstrom der Leitung (32) aufweist, wobei von dieser Leitung (45) zu einer Drosselventil (36) und einem weiteren Druckbegrenzungsventil (36) Verbindung besteht.
Krenzlastregelung nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß zum Drosselventil (36) sowie vom Druckbegrenzungsventil (56), welche über die Leitung (44) mit der Kolbenfläche (39) des Stellzylinders (27) verbunden sind, in Ablaufrichtung eine Leitung (38, 12) zum Behälter (4) führt.
3. Grenzlastregelung nach Punkt 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß an der mit dem Drosselventil (36) verbundenen Kolbenfläche (39) des Stufenkolbens (29) eine Feder (30) anliegt.
4. Gronzlastregelung nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur in den Leitungen (7,41) anliegende Steuerölstrom durch eine S-teuerpumpe (3) erzeugt wird.
5. Grenzlastregelung nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß zwei Druckminderventile (14) über einen zweiarmigen Hebel (20) mit dazwischen angeordneten Federn (21) mechanisch verbunden sind.
Grenzlastregelung nach Punkt 1 und 5 dadurch gekennzeichet, daß die an den Steuerölstrom angeschlossenen Druck Minderventile (14) über Leitungen (15, 22) mit Stellelekonten eines Wegeventiles (24) für den Arbeitskreis und über Rückschlagventile (16) sowie Leitungen (17, 18, 23) zur Kolbenfläche (28) des Stufenkolbens (29) Verbindung aufweisen.
7. Grenzlastregelung nach Punkt 1 und 6 dadurch gekennzeichder daß die zum Stufenkolben (29) führende Leitung (23,18) über ein Drosselventil (19) mit dem Behälter (4) verbunden ist.
8. renzlastregelung nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß )ci ordnung mehrerer Arbeitspumpen (2) auch mehrere der Anzahl der Arbeitspumpen entsprechende Pumpenteile an Steuerteil über Verbindungsstellen (45, 46, 47, 48) angeschlossene sind.
9. Grenzlastregelung für mindestens eine volumenverstellbare Arbeitspumpe, mit mindestens einem Druckmittelverbraucher und mindestens einem vom Antriebsmotor drehzahlabhängigem Steuerölstrom, der über einen zwischengeschalteten Strö-Rungswinderstan eine Druckdifferenz erfährt und mit dem Stellzylinder der Arbeitspumpe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (27) einen 'Stufenkolben,(29) rt t drei separaten Kolbenflächen (28,39,43) aufweist, wobei, eine Kolbenfläche (43) über eine Leitung (41,42) an den Steuer.ilstrom vor dem Drosselventil (6) und eine zweite Kolbenfläche (28) über eine Leitung (23,18,17), ein Druckminderventil (14) sowie eine Leitulit, (13,7) an den Steuerölstrom nach dem Drosselventil (6) angeschlossen ist, während die dritte Kolbenfläche (39) über eine Steuerscheiber (57) und ein Druckbegrenzungsventil (34) mit der Leitung (32) des Arbeitsälstromes und über eine weitere Leitung (37,3S,12) mit der:l Behälter (4) sowie über Leitungen (61,41) mit der Stcucrpumpe (3) verbunden ist.
10. Grenzlastregelung nach Punkt 9 dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (57) als Zweikantenschieber ausgebildet ist, dessen Stellkolbeh (58) eine Dressolstelle (56) aufweist, welche Verbindung zur Leitung (35) den Druckbegrenzungsventiles (34) herstellt,